Nanocomposites of MoS2 and anticancer thioderivatives of purine nucleobases: Insight into molecular interactions noticeable for drug delivery applications
Ключові слова:
MoS2 nanocomposites with anticancer drugs, 6-thiopurine, 2-thioadenine, intermolecular interactions, LDI mass spectrometry, DFT modeling, drug delivery systemsАнотація
Двовимірні наноматеріали, зокрема нанолисти MoS2, знаходяться у фокусі сучасних наукових досліджень у галузях, пов’язаних з нанотехнологіями, завдяки значному потенціалу цих матеріалів для застосування в біосенсориці, доставці ліків та біокаталізі. Унікальні фізико-хімічні властивості та біосумісність роблять MoS2 перспективною платформою для доставки протипухлинних ліків та фототермічної терапії раку. Серед фізичних методів, що активно використовуються для характеристики наноматеріалів, сучасні методи масспектрометрії, зокрема метод лазерної десорбції/іонізації (LDI), демонструють високу ефективність та інформативність. У дослідженні вивчаються міжмолекулярні взаємодії між компонентами нанокомпозитів наночастинок MoS2 з протипухлинними тіопохідними пуринових азотних основ нуклеїнових кислот, 6-тіопурином (TP) та 2-тіоаденіном (TA), з використанням LDI масспектрометрії та теоретичного квантово-хімічного моделювання. Ці взаємодії важливі для властивостей нанокомпозитів, які пов’язані з доставкою ліків. Результати мас-спектрометричного дослідження нанокомпозитів за допомогою LDI показують, що певна частина молекул досліджуваних препаратів зберігають свою молекулярну цілісність у нанокомпозиті, що є необхідною умовою для терапевтичної ефективності протипухлинних наносистем, що вивчаються в цій роботі. Водночас детальний аналіз LDI мас-спектрів, отриманих у дослідженні, дозволяє визначити, що частина молекул TP та TA зазнають хімічних перетворень, включно з окисненням, у присутності каталітично активних частинок MoS2. Для визначення структурних конфігурацій та енергій зв’язку нанокомплексів MoS2 з молекулами досліджуваних протиракових препаратів використовується ab initio DFT (M06-2X) моделювання. Результати розрахунків показують, що молекули TA та TP можуть утворювати стабільні стекінг комплекси з поверхнею нанолистів MoS2, а також ковалентні комплекси з краями нанолистів. Наше дослідження показує, що зазначені хімічні перетворення протипухлинних тіопохідних пуринових азотних основ, індуковані MoS2, можуть впливати на терапевтичну активність препаратів, що мають сірку в своєму складі. Цей ефект може бути важливим для майбутнього біомедичного застосування нанокомпозитів MoS2 з TP та TA.
